2002 국가직 5급 물리학 문제 해설 (2차)

 

물리학(2017-11-12 / 250.1KB / 319회)

 

2002 국가직 5급 물리학 해설 wirebox (2017-11-12 / 95.5KB / 291회)

 

(기시․지시 물리학개론 1책형) (기시․지시 물리학개론 1책형) 물리학개론 고르기(단일선택형)40문 문 1. 부피가 1 m3 , 질량이 900 kg인 물체를 밀도 1.5 g/cm3 인 액체에 넣었다. 평형상태에 도달한 후 액체표면 위로 노출된 부분의 물체 체적은? ① 0.1 m3 ② 0.2 m3 ③ 0.4 m3 ④ 0.6 m3 ⑤ 0.8 m3 문 2. 자유공간에서 진행하는 조화 파동에 대해 다른 조건의 변화 없이 진폭만을 두 배로 증가시켰을 때, 옳은 것은? ① 파동의 속도가 두 배로 증가한다 ② 파동의 속도가 네 배로 증가한다 ③ 전파되는 에너지가 두 배로 증가한다 ④ 전파되는 에너지가 네 배로 증가한다 ⑤ 파동의 진동수가 두 배로 증가한다 문 3. 부피가 일정한 밀폐된 공간 내에서 27 ℃의 이상 기체의 온도를 127 ℃로 상승시켰다. 옳지 않은 것은? ① 기체분자의 평균 속력이 4 3 배가 되었다 ② 압력이 4 3 배가 되었다 ③ 기체분자의 평균 운동에너지가 4 3 배가 되었다 ④ 엔트로피가 4 3 배가 되었다 ⑤ 내부에너지가 4 3 배가 되었다 문 4. 65Cu가 어떤 입자와 충돌하여 그 입자를 포획한 후 감마( )선을 방출하고 66Cu가 되었다. 충돌한 입자는? ① 양성자 ② 중성자 ③ 중수소 원자핵 ④ 전자 ⑤ 알파 입자 문 5. 평행판 축전기에서 판의 면적과 판 사이 간격을 각각 2배로 하면, 전기용량은 몇 배가 되는가? ① 1 2 배 ② 2배 ③ 3배 ④ 4배 ⑤ 불변 물리학개론 1 (기시․지시 물리학개론 1책형) (기시․지시 물리학개론 1책형) 문 6. 반지름이 R인 행성의 주위를 원운동으로 공전하고 있는 작은 위성이 있다. 이 위성의 공전 반지름은 2 R, 공전주기는 T로 관측되었다. 이 행성의 표면에서 단진동운동 실험을 한다고 할 때, 길이가 L인 진자의 단진동 주기를 바르게 나타낸 것은? ① T L 2R ② T L 8R ③ T L 4R ④ T L R ⑤ T L 6R 문 7. 오른쪽 그림과 같은 단일슬릿 회절실험에서 스크린 상의 점 P에서 첫 번째 어두운 무늬가 생겼다. 실험에 사용한 빛의 파장이 일 때, 슬릿의 두 가장자리 A와 B로부터 P에 이르는 ― ― 경로차이 AP － BP는?(다만, A와 B사이의 거리는 슬릿에서 스크린까지의 거리에 비해 매우 작다) ① 1 2 ② ③ 3 2 ④ 2 ⑤ 5 2 문 8. 연직상방으로 초속도 0로 던져 올린 물체가 최고 높이 h만큼 올라갔다. 초속도를 4 0로 하면 물체가 올라갈 수 있는 최대 높이는?(다만, 중력 가속도의 크기가 일정하다고 가정한다) ① 4h ② 8h ③ 10 h ④ 14 h ⑤ 16 h 문 9. 오른쪽 그림과 같이 용수철에 질량이 4 kg인 물체를 연결하여 단조화 운동을 시켰더니 8초의 주기로 진동하였다. 이 물체를 질량이 1 kg인 물체로 바꾸었다면 진동 주기는 얼마로 변하겠는가? ① 16초 ② 12초 ③ 8초 ④ 4초 ⑤ 2초 문 10. 어떤 방사성 원소가 붕괴하고 있다. 이 방사성 원소가 초기 양의 1/8로 감소하는데 3년이 걸린다면 이 원소의 반감기는? ① 1년 ② 2년 ③ 3년 ④ 4년 ⑤ 5년      A B P     마찰 없음 (기시․지시 물리학개론 1책형) (기시․지시 물리학개론 1책형) 문 11. 속력 1,000 m/s로 직진하고 있던 우주선에서 우주선 진행 방향으로 착륙선을 발사 하였다. 발사된 후 모선에 대한 착륙선의 상대속력은 150 m/s이다. 분리된 후 모선의 속력은?(다만, 착륙선 질량은 분리된 후의 모선 질량의 1/5이고, 중력효과는 무시한다) ① 850 m/s ② 970 m/s ③ 975 m/s ④ 1,120 m/s ⑤ 1,125 m/s 문 12. 균일하고 일정한 자기장이 ＋z 방향으로 걸려있다. 양(＋)의 전하를 갖는 입자가 ＋x 방향으로 이 자기장에 입사할 때 입자의 경로가 휘어지지 않도록 하려면 전기장을 어느 방향으로 가해야 하는가? ① ＋y ② －y ③ ＋x ④ －x ⑤ ＋z 문 13. 지표면에 대해 수직방향으로 반경 10 m인 원운동을 하는 청룡열차의 최고 지점에서는 사람이 거꾸로 있게 된다. 안전띠를 매지 않을 경우 이 사람이 떨어지지 않기 위한 청룡열차의 최저 속력은?(다만, 중력가속도는 10 m/s2 이다) ① 3.2 m/s ② 5 m/s ③ 7.4 m/s ④ 10 m/s ⑤ 20 m/s 문 14. 일반적으로 음파의 세기는 데시벨(dB)이 단위인 소리 준위로 표시한다. 즉 세기 I인 음파의 소리 준위 ＝ 10 log ( I / I o) dB이며 기준세기 I o= 10 - 12W/m2 이다. 이때 80 dB 음파의 세기는 20 dB 음파의 세기의 몇 배인가? ① 4배 ② 40배 ③ 100배 ④ 1만배 ⑤ 1백만배 문 15. 판의 면적이 100 cm2 이고 판 사이의 간격이 1 cm인 평행판 축전기의 양극판 사이에 전위차 100 V가 걸려있다. 이 때 축전기에 저장된 전하량은? (다만, 양극판 사이는 진공이고 진공의 유전상수는 0 ＝ 8.85 × 10-12 F/m이다) ① 885 pC ② 1,025 pC ③ 765 pC ④ 1,125 pC ⑤ 925 pC 물리학개론 2 ＋x ＋z ＋y 0   50 g 50 g r ＝ 16 cm (기시․지시 물리학개론 1책형) (기시․지시 물리학개론 1책형) 문 16. 오른쪽 그림과 같이 반지름이 16 cm인 반구 모양의 그릇의 가장 높은 곳에서 질량 50 g인 물체가 정지 상태에서 출발하여 벽을 따라 미끄러져 내려온다. 이 물체가 그릇의 바닥에 있는 동일한 질량의 물체와 완전 비탄성 충돌한 후, 이들이 올라갈 수 있는 최대 높이는? (다만, 그릇과 물체 사이의 마찰은 무시한다) ① 2 cm ② 4 cm ③ 5 cm ④ 6 cm ⑤ 8 cm 문 17. 에너지가 충분히 큰 빛을 금속 표면에 쬐어 주면 전자들이 방출된다. 이 때 방출되는 전자의 최대 운동에너지를 크게 하려면 어떤 방법을 사용해야 하는가? ① 보다 짧은 파장의 빛을 쬐어 준다 ② 보다 긴 파장의 빛을 쬐어 준다 ③ 보다 작은 세기의 빛을 쬐어 준다 ④ 보다 큰 세기의 빛을 쬐어 준다 ⑤ 일함수가 보다 큰 금속을 사용한다 문 18. 단원자 분자 이상기체의 정적 몰비열은?(다만, R은 보편 기체상수이다) ① 1 2 R ② R ③ 3 2 R ④ 5 2 R ⑤ 7 2 R 문 19. 교류발전기가 작동하는 원리와 가장 관계가 깊은 전자기학 법칙은? ① 쿨롱(Coulomb)의 법칙 ② 가우스(Gauss)의 법칙 ③ 패러데이(Faraday)의 법칙 ④ 키르히호프(Kirchhoff)의 법칙 ⑤ 로렌츠(Lorentz)의 법칙 문 20. 커브 길을 달리는 자동차의 속도가 2초 동안 오른쪽 그림과 같이 변하였다. 이 시간 동안의 평균 가속도의 크기는 몇 m/s2 인가? ① 1 ②2 ③ 3 ④4 ⑤ 5 6 m/s 6 m/s t＝0 t ＝ 2초 60° (기시․지시 물리학개론 1책형) (기시․지시 물리학개론 1책형) 문 21. 오른쪽 그림과 같이 마찰이 없는 수평면 위에서 물체 A에 힘 F를 작용하고 있다. 물체 A와 물체 B 사이에 맨 줄의 장력의 크기는?(다만, 물체 A의 질량은 물체 B의 질량의 2배이고 줄의 질량은 무시한다) ① F/3 ② F/2 ③ F ④ 2F ⑤ 3F 문 22. 물결통에서 진동수가 50 Hz인 수면파를 일으켰더니 파장이 2 × 10-3 m였다. 이 수면파의 속력은 몇 m/s인가? ① 10-3 ② 10-2 ③ 10-1 ④ 1 ⑤ 10 문 23. 오른쪽 그림과 같이 마이켈슨(Michelson) 간섭계의 빛의 두 경로 중 하나에 굴절률이 n인 투명한 물체를 넣음으로써 그 물체의 두께를 재려고 한다. 이때 사용한 빛의 파장은 이며, 물체를 삽입하였을 때 간섭무늬가 삽입하기 전과 비교하여 m개 이동하였다. 이 물체의 두께를 나타내는 식은? ① mλ 2(n－1) ② mλ (n－1) ③ m λ 2n ④ m λ n ⑤ 2mλ n 문 24. 쿼크로 이루어진 입자는? ① 전자 ② 뮤온 ③ 중성미자 ④ 중성자 ⑤ 광자 문 25. 길이가 2.0 m인 단진자가 엘리베이터 천장에 매달려 있다. 엘리베이터가 6.0 m/s2 로 윗방향으로 일정하게 가속될 때 단진자의 주기는 몇 초인가? (다만, 중력가속도는 10 m/s2 이다) ① ② /2 ③ / 2 ④ / 3 ⑤ / 3 물리학개론 3  A m 2 m F 마찰 없는 평면 B 평행 광원  간섭무늬 거울 물체    n 거울 반투과 거울 (기시․지시 물리학개론 1책형) (기시․지시 물리학개론 1책형) 문 26. 기차 레일의 연결 부분에는 틈이 있다. 여름에는 레일의 온도가 최고 50 ℃까지 올라가고 겨울에는 －20 ℃까지 내려간다고 가정할 때, 다음 중에서 길이 100 m의 레일들을 연결해 놓은 사이의 틈을 얼마로 하는 것이 가장 안전하겠는가? (다만, 강철의 선팽창계수는 11 × 10-6 K-1이고, 레일을 건설할 때 기온은 20 ℃이다) ① 11 cm ② 10 cm ③ 4 cm ④ 3 cm ⑤ 2 cm 문 27. 열용량을 무시할 수 있는 용기에 온도 20 ℃인 물 450 g이 담겨 있다. 질량이 200 g 이고 온도가 120 ℃인 어떤 금속을 물 속에 넣은 후 열평형이 이루어졌을 때 금속과 물의 온도가 모두 30 ℃가 되었다. 이 금속의 비열은? ① 0.10 cal/g ℃ ② 0.25 cal/g ℃ ③ 0.50 cal/g ℃ ④ 0.75 cal/g ℃ ⑤ 1.0 cal/g ℃ 문 28. 자유공간에 전하량이 10-3 C인 세 개의 동일한 점 전하가 한 변의 길이 10 cm인 정삼각형의 꼭지점에 각각 위치하고 있다. 이 배치에서 전체 정전기 퍼텐셜 에너지는? (다만, 1 4π ε0 ＝ 9 × 109 N m2 /C2 이다) ① 1.35 × 106 J ② 2.7 × 105 J ③ 1.35 × 105 J ④ 2.7 × 104 J ⑤ 1.35 × 104 J 문 29. 동일한 질량의 인공위성 A와 B를 발사하였다. 이 중 A는 지구 중심으로부터 거리 R만큼 떨어진 궤도에서, B는 지구 중심으로부터 2 R 만큼 떨어진 궤도에서 원운동 하고 있다. 이 때 이들이 지구 주위를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간, 즉 공전 주기에 관한 설명으로 옳은 것은? ① A의 공전주기는 B의 공전주기의 2배이다 ② A의 공전주기는 B의 공전주기의 8배이다 ③ B의 공전주기는 A의 공전주기의 2 2배이다 ④ B의 공전주기는 A의 공전주기의 4배이다 ⑤ 두 인공위성의 공전주기는 같다 문 30. 원기둥 모양의 구리 막대의 저항은 R이다. 이제 이 구리막대의 부피를 일정하게 유지한 채, 길이를 두 배로 늘렸다. 새로운 저항 값은? ① R ② 2R ③ 4R ④ 8R ⑤ 1 2 R (기시․지시 물리학개론 1책형) (기시․지시 물리학개론 1책형) 문 31. 고체 반도체에 대한 설명 중 옳지 않은 것은? ① 전도띠(conduction band)와 원자가띠(valence band)사이의 에너지 차이가 상온의 열에너지의 크기와 비슷하다 ② p형 반도체에서 전하수송의 주된 역할을 하는 것은 전자이다 ③ p형과 n형 반도체를 접합시켜서 다이오드를 만들 수 있다 ④ 실리콘에 5족 원소인 비소를 불순물로 첨가하면 n형 반도체가 된다 ⑤ 3족 원소인 갈륨과 5족 원소인 비소를 결합하면 반도체가 된다 문 32. 총 에너지가 E인 빛이 진공 속을 광속도 c로 진행하고 있다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 빛의 운동량은? ① Ec2 ② Ec ③ E/c ④ E2 /c ⑤ c/E 문 33. 굴절률이 n (n ＞ 1)인 매질에서 빛이 진행하다가 경계면 바깥의 진공으로 투과하지 않고 전부 반사되는 전반사가 일어날 최소 입사각 c가 만족하는 식은?(다만, 입사 각은 경계면에 수직한 선과 입사하는 빛이 이루는 각도이다) ① sin c ＝ 1/n ② sin c ＝ n ③ tan c ＝ 1/n ④ tan c ＝ n ⑤ sin2 c ＝ n 문 34. 질량이 1 kg인 물체가 속력 v에 비례하는 공기 저항을 받으며 낙하한다. 즉, 저항력은 f＝Av (A는 비례상수로서 A ＝ 5 kg/s)이다. 이 물체는 속력이 증가하다가 일정한 속력으로 떨어지게 되는데 이 때의 속도를 종단속도라고 한다. 이 종단속도의 크기는? (다만, 중력가속도의 크기는 10 m/s2 이다) ① 0.5 m/s ② 1 m/s ③ 3 m/s ④ 1.5 m/s ⑤ 2 m/s 문 35. 20 keV의 운동 에너지를 갖는 양성자가 0.2 T 크기의 균일한 자기장에 수직하게 입사할 때 궤도반지름은?(다만, 양성자의 질량은 1.6 × 10-27 kg이고, 전하량은 1.6 × 10-19C이다) ① 10 cm ② 20 cm ③ 30 cm ④ 40 cm ⑤ 50 cm 물리학개론 4 (기시․지시 물리학개론 1책형) (기시․지시 물리학개론 1책형) 문 36. 질량이 M이고 반지름이 R인 자유롭게 회전할 수 있는 원판 도르래에 줄이 감겨있고 줄 끝에 질량 m인 물체가 오른쪽 그림처럼 매달려 낙하하고 있다. 물체의 가속도의 크기는?(다만, 원판의 관성모멘트는 1 2 MR2 이고 줄의 질량은 무시한다) ① mg m+ 1 2 M ② mg M ③ 2mg M ④ mg m+ 2 5 M ⑤ mg 문 37. 유리표면에 수직으로 빛이 입사했을 때 반사되는 빛의 양을 줄이기 위하여 빛이 입사되는 쪽의 유리 표면에 얇은 물질막을 바르려고 한다. 빛의 파장이 520 nm이고 막으로 사용할 물질과 유리의 굴절률이 각각 1.3과 1.5일 때 가능한 물질막의 최소 두께는? ① 50 nm ② 87 nm ③ 100 nm ④ 520 nm ⑤ 1,000 nm 문 38. 자체 인덕턴스가 0.25 H인 코일에 흐르는 전류가 1/16초 동안 2 A에서 0 A로 균일하게 감소하였다. 코일에 유도되는 기전력의 크기는 몇 V인가? ①1 ② 2 ③4 ④ 6 ⑤ 8 문 39. 27 ℃, 1기압의 3몰의 이상 기체가 팽창을 한다. 압력이 일정할 때 나중 부피가 처음 부피의 2배가 된다면 기체가 한 일은 얼마인가?(다만, 1기압은 1.01 × 105 N/m2 이고, 보편 기체상수는 R ＝ 8.31 J/mol K이다) ① 5.48 kJ ② 6.48 kJ ③ 7.48 kJ ④ 8.48 kJ ⑤ 9.48 kJ 문 40. 정지한 물에서 시속 6 km/h로 움직이는 배가 있다. 이 배를 타고 시속 3 km/h로 흐르는 강을 거슬러 올라가다 모자를 물에 떨어뜨렸다. 2시간 후에 이 사실을 알고 배를 돌려 강을 따라 내려가기 시작하면 그때부터 몇 시간 후에 모자를 따라 잡을 수 있겠는가? ① 1시간 ② 2시간 ③ 3시간 ④ 4시간 ⑤ 영원히 따라 잡을 수 없다 M R m